Örneğin, 0°C'de yaklaşık 100Ω'dur ve 100°C'de yaklaşık 138,5Ω'dur.
Bu nedenle, Pt100'ün sıcaklığı hakkında yerinde karar verirken, aslında ilk olarak mevcut direnç değerini ölçmek ve ardından direnç ile sıcaklık arasındaki ilişkiye dayanarak bunu Celsius derece cinsinden karşılık gelen sıcaklığa dönüştürmek gerekir.
Verici Pt100'ü ölçtüğünde sensöre nispeten küçük ve kararlı bir ölçüm akımı verir ve ardından her iki ucundaki voltajı ölçer. Gerilim ve akım kullanılarak direnç değeri hesaplanır.
R = U / ben
Direnç değeri elde edildikten sonra verici bunu Pt100 standart skalasına göre gerçek sıcaklığa dönüştürür.
Bu işlem şu şekilde anlaşılabilir: Sıcaklık → Direnç → Sıcaklık Değeri → Standart Sinyal.
III. Pt100 Serisi Kablolama
Pt100'ün direnç değeri yüksek olmadığından bağlantı tellerinin direnci ölçüm sonucunu etkileyecektir.
Örneğin, Pt100 şu anda 110Ω ise ancak iki kablonun toplam direnci 2Ω ise, iki kablolu sistemde ölçüldüğünde cihaz 112Ω değerini görecektir ve bu ek 2Ω da Pt100'ün direnci olarak hesaplanacaktır ve son görüntülenen sıcaklık daha yüksek olacaktır.
Bu nedenle iki telli sistemin avantajı kablolamanın basit olmasıdır, ancak dezavantajı da açıktır. Sahadaki kablo direnci ölçüm sonucuna getirilecektir.
Üç telli sistem, ölçüm devresi aracılığıyla bağlantı kablolarının direncini telafi eder ve endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılır.
Dört telli sistem, ölçüm akımı hattını ve voltaj algılama hattını ayırır; bu, bağlantı kablolarının direncinden kaynaklanan hatayı daha da azaltabilir ve daha yüksek hassasiyet gereksinimleri olan durumlar için uygundur.
Sahada sürekli olarak yüksek veya düşük bir Pt100 sıcaklığıyla karşılaştığınızda, hemen probun kırıldığını varsaymayın. Kablolama yöntemi, kablo direnci, bağlantı terminalinin gevşek olup olmadığı, oksidasyon olup olmadığı bunların hepsinin bir arada kontrol edilmesi gerekir.
IV. Termokupl Sıcaklık Ölçümü
Termokuplların ölçüm yöntemi Pt100'den farklıdır.
Termokupllar ve Pt100 aynı prensibe dayalı değildir. İki farklı metal iletkenden oluşurlar. Örneğin alanda yaygın olarak kullanılan K tipi termokupl genellikle nikel-krom - nikel-silikondur.
Bu iki metal, ölçüm ucunu oluşturmak için ön uçta birbirine kaynak yapılır. Ölçüm ucu ile referans ucu arasında sıcaklık farkı olduğu sürece bir termoelektrik potansiyel üretilecektir.
Bu voltaj çok küçüktür, genellikle milivolt düzeyindedir.
Sıcaklık değiştikten sonra termoelektrik potansiyel de değişecektir.
Sinyal dönüştürme işlemi şu şekilde anlaşılabilir: Sıcaklık farkı önce çok küçük bir milivoltluk sinyal haline gelir, daha sonra cihaz bu milivoltluk sinyali sıcaklığa dönüştürür.
Sıcaklık vericisi termokupl'a bağlandıktan sonra asıl görev, milivolt sinyal çıkışını ölçmek ve ardından K-tipi, J-tipi, S-tipi ve T-tipi gibi farklı ölçek numaralarına karşılık gelen özelliklere göre sıcaklığı hesaplamaktır.
K tipi, J tipi, S tipi ve T tipi termokupllar için kullanılan malzemeler farklıdır ve sıcaklık ile termoelektrik potansiyel arasındaki karşılık gelen ilişki de farklıdır. Bu nedenle vericinin parametrelerinin sahadaki termokupl tipiyle tutarlı olması gerekir.
V. Soğuk Kavşak Telafisi
Termokupl, ölçüm ucu ile referans ucu arasındaki sıcaklık farkını yansıtır.
Ölçüm ucunun 500°C'lik bir fırına yerleştirildiğini ve diğer ucunun sıcaklık vericisine bağlandığını varsayalım. Bu sırada termokupl tarafından üretilen termoelektrik potansiyel sadece fırın içindeki sıcaklıkla değil aynı zamanda vericinin bağlantı terminalinin yakınındaki sıcaklıkla da ilgilidir.
Bağlantı terminalindeki ortam sıcaklığı değişirse, aynı fırın sıcaklığı için karşılık gelen termoelektrik potansiyel de değişecektir.
Bu nedenle termokupl giriş tipi sıcaklık vericisi, bağlantı terminalinin yakınındaki sıcaklığı algılayacak ve soğuk bağlantı kompanzasyonu olan bu etkiyi hesaplayacaktır.
Termokupl sıcaklığı rastgele dalgalanıyorsa, yavaşça değişiyorsa veya sahadaki gerçek durumla eşleşmiyorsa, genel olarak pozitif ve negatif kutupların ters bağlanıp bağlanmadığını, kompanzasyon kablosunun doğru kullanılıp kullanılmadığını, bağlantı terminalinin yakınındaki sıcaklığın önemli ölçüde değişip değişmediğini kontrol edin ve ardından soğuk bağlantı kompanzasyonunda bir sorun olup olmadığını kontrol edin.
VI. Neden İletilmesi Gerekiyor?
Pt100 direnç değişikliklerini iletir, termokupl ise milivolt sinyalleri iletir. Bu sinyallerin her ikisi de yerinde ölçüme uygundur ve kontrol odasına çok uzaklara gönderilmeye uygun değildir.
Pt100 hat direncinin etkisine karşı hassastır.
Termokuplun sinyal genliği çok küçüktür. Sahada motorların, frekans dönüştürücülerin ve yüksek güçlü kabloların oluşturduğu elektromanyetik girişim de ölçüm kararlılığını kolaylıkla etkileyebilir.
Bu nedenle sahaya sıcaklık vericileri eklenecektir. Öncelikle bu ham sinyaller toplanacak, daha sonra güçlendirilecek, filtrelenecek, telafi edilecek ve doğrusallaştırılacak ve son olarak da PLC ve DCS'nin alması daha kolay olan standart sinyaller halinde birleştirilecek.
Yaygın çıkış formları arasında 4-20mA, 0-10V, HART, RS485, Modbus vb. bulunur.
Bunlar arasında 4-20mA sahada yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yedi. 4-20mA çıkış
Örneğin, bir sıcaklık vericisinin aralığı 0-200°C ise ve çıkış 4-20mA ise, 0°C 4mA'ya, 200°C ise 20mA'ya karşılık gelir. Aradaki değerler genellikle aralıkla orantılıdır. 0°C 4mA'ya, 100°C 12mA'ya ve 200°C 20mA'ya karşılık gelir.
Saha devresindeki akım 16mA olarak ölçülürse, "gerçek akımdan 4mA çıkarın, 16mA'ya bölün, aralıkla çarpın ve aralığın alt sınırını ekleyin" yöntemi kullanılarak sıcaklık dönüştürülebilir. 0-200°C aralığının değiştirilmesi: (16-4) ÷ 16 × 200 = 150°C.
Bu nedenle 16mA, 150°C'ye karşılık gelir.
4mA ayrıca aralığın başlangıç noktası olarak pratik bir işleve de sahiptir.
Normal koşullar altında, gerçek sıcaklık tam olarak aralığın alt sınırında olsa bile devrede hala yaklaşık 4mA akım bulunmalıdır; 0mA'ya yaklaşırsa bu genellikle normal bir sıcaklık sinyali değildir ve güç kaynağı, kablolar, terminaller ve tüm akım devresinin dikkatlice kontrol edilmesi gerekir.
4-20mA sahada yaygın olarak kullanılmaktadır ve bunun önemli bir nedeni, uzun mesafeli iletim için kullanımının nispeten kolay olmasıdır. Hatta belirli bir voltaj düşüşü veya alanda bir miktar elektromanyetik girişim olacaktır ve başa çıkılması diğer yöntemlere göre nispeten daha kolaydır.
VIII. Dahili İşleme
Sensörden sinyal alındıktan sonra sıcaklık vericisi de birkaç işlem adımından geçer.
1. Sinyal Toplama.
Verici ön taraftaki direnç değişimini ölçen Pt100'e bağlanır; milivolt sinyalini ölçen termokupl'a bağlanır. Bu nedenle parametre ayarlarının sahadaki gerçek sensör tipiyle tutarlı olması gerekir.
2. Amplifikasyon ve Filtreleme.
Termokupl çıkışı birkaç milivolttan birkaç on milivolta kadardır. Sinyal nispeten küçüktür, dolayısıyla vericinin ön ucunun genellikle güçlendirilmesi gerekir ve sahadan gelen gürültü ve parazitin mümkün olduğunca filtrelenmesi gerekir.
3. Doğrusallaştırma.
İster Pt100 ister termokupl olsun, orijinal sinyalleri ve sıcaklıkları basit bir orantı kullanılarak baştan sona basit bir şekilde hesaplanamaz. Bu nedenle, cihazın dahili dönüşümü ilgili standart ölçek özelliklerine uygun olmalıdır.
4. Tazminat ve Düzeltme.
Termokupllar için ölçek dönüşümüne ek olarak soğuk bağlantı kompanzasyonunun da yapılması gerekir; bazı akıllı sıcaklık vericileri dahili devrenin sıcaklık sapmasını, sıfır noktasını veya sensör sapmasını daha da düzeltecektir.
Bu sinyal işleme adımlarından sonra verici, son sıcaklığı 4-20 mA'ya dönüştürür veya HART veya fieldbus dijital iletişim yöntemleri aracılığıyla PLC'ye, DCS'ye, ekran ölçüm cihazlarına veya toplama sistemlerine gönderir.
IX. İki Telli Sistem
Birçok 4-20mA sıcaklık vericisi iki kablolu bağlantı yöntemini kullanır.
Bu iki kablo hem güç kaynağından hem de ölçüm sinyalinin iletilmesinden sorumludur.
Kontrol sisteminin vericisi, güç kaynağı ve analog giriş modülü aynı akım devresine seri olarak bağlanır. Verici, çalışması için gerekli olan gücü devreden alır ve devre akımını ayarlayarak sıcaklık bilgisini 4-20mA'ye dönüştürür.
Güç kaynağının ve 4-20mA sinyalinin aynı çift kabloyu kullandığı sahadaki ortak iki kablolu sıcaklık vericileri, hem vericiye güç sağlar hem de ölçüm sinyalini kontrol sistemine geri gönderir.
X. Özet
Sahadaki sıcaklık göstergesinin hatalı olması, sıcaklık vericisinin mutlaka arızalı olduğu anlamına gelmez.
Sıcaklık ölçüm devresi şu şekildedir: sıcaklık sensörü → bağlantı kablosu → terminal bloğu → sıcaklık vericisi → 4-20mA devre → analog giriş modülü → PLC veya DCS.
Bu zincirin hangi parçası arızalı olursa olsun, merkezi kontrolde görüntülenen sıcaklık anormal olabilir. Bu nedenle sorun giderme sırasında yalnızca sensöre veya vericiye odaklanmamak gerekir.
Bu nedenle incelemeyi gerçekleştirirken kontrollerin sinyal iletim yönüne göre adım adım yapılması daha etkili bir yaklaşım olacaktır.
Sıcaklık vericisi doğrudan "sıcaklığı ölçmek" yerine sıcaklık sinyalini saha sensörü ile kontrol sistemi arasında doğru bir şekilde dönüştürür ve iletir.
-- Bir arkadaşın resmi hesabından alıntıdır
Yuyao Huangong automation instruments factory